Fab fc фрагменты. Фрагменты антител в терапии
Главная функция Fab-фрагмента - связывание антигена , т.к. в его состав входит активный антигенсвязывающий центр молекулы иммуноглобулина, сформированный V H и V L -доменами тяжелой и легкой цепей.
Функции Fс-фрагмента:
1. Разные классы иммуноглобулинов отличаются между собой по строению Fс-фрагментов. Эти различия могут касаться как количества СН-доменов, входящих в состав Fc-фрагментов, так и их аминокислотного состава (могут быть дополнительные домены, например, СН 4 у IgM и IgE). Благодаря различиям в строении Fc-фрагментов, классы иммуноглобулинов различаются и по функциям.
2. С помощью Fс-фрагментов происходит полимеризация молекул иммуноглобулинов. Например, секреторный IgA образует димеры и тримеры, сывороточный IgМ является пентамером.
3. В Fc-фрагментах IgМ, IgG 1 и IgG 3 при связывании с антигеном происходит структурное изменение, в результате которого в области СН 2 -домена возникает активный участок, связывающий первый компонент системы комплемента, поэтому эти классы иммуноглобулинов у человека вызывают активацию системы комплемента по классическому пути .
4. С помощью Fс-фрагментов молекулы иммуноглобулинов встраиваются в плазматическую мембрану В-лимфоцитов и являются антигенраспознающими рецепторами .
5. На поверхности многих клеток организма имеются Fс-рецепторы к разным классам иммуноглобулинов . Если к этим рецепторам прикрепляются соответствующие иммуноглобулины или иммунные комплексы, в состав которых входят эти иммуноглобулины, то через эти рецепторы может происходить активация или подавление функций соответствующих клеток .
4. Иллюстративный материал: мультимедийная лекция №2
Литература
1. А.А. Шортанбаев, С.В. Кожанова «Общая иммунология», Алматы, 2008, стр. 57-81
2. А. Ройт «Основы иммунологии». М., 2007, стр. 59-86
6. Контрольные вопросы (обратная связь)
1. Главная функция системы гуморального иммунитета.
2. Где происходит антигеннезависимая и антигензависимая дифференцировка В-лимфоцитов.
3. Назовите классы и подклассы иммуноглобулинов человека.
4. Из каких типов полипептидных цепей состоит молекула иммуноглобулинов?
5. Из каких фрагментов состоят молекулы иммуноглобулинов?
6. Назовите основной сывороточный иммуноглобулин.
Глоссарий
В-лимфоциты - один из основных классов лимфоцитов, имеют фенотип CD20 + CD72 + ; дифференцируются в костном мозге, составляют клеточную основу В-системы адаптивного иммунитета, осуществляющей синтез антител; основной признак В-лимфоцитов – наличие поверхностных антигенраспознающих иммуноглобулиновых рецепторов (ВКР); при антигенной активации В-лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела (иммуноглобулины) той же специфичности, которой обладал антигенраспознающий рецептор. В периферической крови в норме составляют 10-20% от общего количества лимфоцитов.
В-лимфоциттер - лимфоциттердің негізгі кластарының бірі, CD20 + CD72 + фентотиптері бар; сүйек кемігінде пісіп жетіледі, антиденелер синтезін жүзеге асыратын адаптивті иммунитеттің В-жүйесінің жасушалық негізін құрады; В-лимфоциттердің негізгі белгісі - беткей антигентанушы иммуноглобулиндік рецепторлар болуы; антигенмен белсену кезінде В-лимфоциттер плазмалық жасушаларға дифференциацияланып антигентанушы рецептордың арнайлығына сай антиденелерді (иммуноглобулиндерді) өндіреді. Шеткері қанда қалыпты жағдайда лимфоциттердің жалпы санының 10-20% құрады.
B - Lymphocytes are one of the main classes of lymphocytes. They have the phenotype of CD 20 + CD 72 +, differentiate into bone marrow. They are the basis of the B-cell adaptive immunity. They synthesize antibodies. The main feature of the B-lymphocytes is the presence of surface immunoglobulin antigen recognizing receptors.
After antigenic stimulation B cells differentiate into plasma cells that produce antibodies (immunoglobulins) of the same specificity, which had antigen recognizing receptors.
The normal range of B-lymphocytes is 10-20% of the total number of lymphocytes in the peripheral blood.
Иммуноглобулины - сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигенов; относятся к сывороточным глобулинам, поэтому называются иммуноглобулинами; синтезируются В-лимфоцитами, через них реализуется гуморальный иммунный ответ. У человека существует 5 основных классов иммуноглобулинов: M, G, E, A, D, Каждый из этих классов обладает характерным строением и играет определенную функциональную роль; все они построены из упорядоченных агрегатов полипептидных цепей двух типов: одна из цепей называется "легкой", другая - "тяжелой", соответствующие общепринятые обозначения – H (heavy) и L (light). У иммуноглобулинов всех классов легкие цепи имеют сходное строение. Различия между классами обусловлены различиями в строении тяжелых цепей.
Иммуноглобулиндер – антигендер әсеріне жауап ретінде түзілетінсарысулық ақуыздар, сарысулық глобулиндерге жататындықтан иммуноглобулиндер деп аталады; В-лимфоциттермен синтезделеді, олар арқылы гуморалды иммунды жауап жүзеге асады. Адамда иммуноглобулиндердің 5 негізгі кластары бар: M, G, E, A, D. Осы кластардың әрқайсысының өзіне сай құрылымы бар және белгілі қызмет атқарады; олардың барлығы 2 түрлі полипептидті тізбектердің ретті агрегаттарынан құрастырылған: тізбектің бірі – «жеңіл», ал екіншісі – «ауыр», жалпылама қабылданған белгілерге сәйкес – Н(heavy) және L (light) деп аталады. Барлық кластағы иммуноглобулиндерде жеңіл тізбектерінің құрылысы ұқсас болады. Кластардағы айырмашылық ауыр тізбек құрылысының өзгешелігімен негізделген.
Immunoglobulins are serum proteins that are produced in response to antigens. They are synthesized by B lymphocytes, are the foundation of the humoral immune response.
There are five major classes of immunoglobulins: M, G, E, A, D, in humans.
Each of these classes has a characteristic structure and plays a specific role. They are all built of ordered units of two types of polypeptide chains. One of the chains is called "light", the other - the "heavy". Light chains of all classes of immunoglobulins have similar structures. The differences between classes are due to differences in the structure of heavy chains.
Лекция №3
Тема лекции: «Система клеточного иммунитета (I). Основные функции Т-системы. Дифференцировка Т-лимфоцитов»
2. Цель: Ознакомить студентов с основными функциями Т-системы иммунитета, рассмотреть антигеннезависимую и антигензависимую дифференцировку Т-лифоцитов, роль положительной и отрицательной селекции Т-лимфоцитов в тимусе.
3. Тезисы лекции:
1. Функции Т-системы иммунитета.
2. Дифференцировка Т-лимфоцитов.
3. Антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов.
4. Положительная и отрицательная селекция Т-лимфоцитов в тимусе
В формировании иммунологических реакций Т-система иммунитета играет главную роль, так как именно она индуцирует и регулирует как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ, участвуя в распознавании большинства природных антигенов. Кроме того, она ответственна за формирование иммунологической памяти и иммунологической толерантности. В конечном итоге, именно она способна выполнять цитотоксическую функцию по отношению к чужеродным клеткам.
В процессе дифференцировки как В-, так и Т-лимфоцитов выделяют два основных этапа: антигеннезависимую и антигензависимую дифференцировку.
Антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов протекает в тимусе, она включает: проникновение предшественников Т-лимфоцитов в тимус, пролиферацию тимоцитов, формирование антигенраспознающих рецепторов, положительную и отрицательную селекцию клонов Т-лимфоцитов (которые приводят к сохранению клонов, рестриктированных по антигенам МНС, и к гибели клонов, способных реагировать на собственные антигены организма), формирование различных субпопуляций Т-лимфоцитов, которые отличаются друг от друга функционально и по поверхностным CD-маркерам.
Клоны Т-лимфоцитов, рецепторы которых не комплементарны собственным белкам МНС (а их большинство), погибают в результате апоптоза (запрограммированная гибель клеток). Выживают только клоны, рецепторы которых комплементарны собственным белкам МНС. Эти Т-лимфоциты получают необходимые дифференцировочные сигналы, тем самым они избегают апоптоза и подвергаются дальнейшей дифференцировке. Таким образом происходит отбор клонов Т-лимфоцитов, способных работать в собственном организме (МНС-рестрикция).
Этот процесс называется положительной селекцией . После завершения положительной селекции выживает менее 5% кортикальных тимоцитов, они перемещаются в мезенхиму тимуса через кортикомедуллярную зону.
В кортико-медуллярной зоне и в мезенхиме тимуса сохранившиеся в результате положительной селекции клоны Т-лимфоцитов под влиянием ряда цитокинов и тимических гормонов (в первую очередь тимозина), а также межклеточных взаимодействий проходят дальнейшие этапы созревания и подвергаются так называемой отрицательной селекции . В результате которой погибают аутореактивные клоны Т-лимфоцитов.
4. Иллюстративный материал: мультимедийная лекция №5
Литература
1. А.А. Шортанбаев, С.В. Кожанова «Общая иммунология», Алматы, 2008, 124-138
2. А. Ройт. Основы иммунологии. М., 2007, 105-127
3. T.Y Kindt, R.A. Goldsby, B.A. Osborne «Kuby Immunology», N.Y., 2007.
4. A.L. De Franco at all «Immunity», London, 2007.
6. Контрольные вопросы (обратная связь)
Fab-фрагмент
(лат. fragmentum обломок, кусок)
часть молекулы иммуноглобулина, отщепляемая папаином и состоящая из легкой цепи и аминоконцевой половины тяжелой цепи; несет антидетерминанту .
1. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. - М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. - М.: Советская энциклопедия. - 1982-1984 гг .
Смотреть что такое "Fab-фрагмент" в других словарях:
- … Википедия
Эта статья об иммунологии. Об украинской поп рок группе см. Антитела (группа); о фильме см. Антитела (фильм, 2005). Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) это особый класс гликопротеинов, присутствующих на… … Википедия
- (Ig), группа близких по хим. природе и св вам глобулярных белков позвоночных животных и человека, к рые обычно обладают св вами антител, т. е. специфич. способностью соединяться с антигеном, к рый стимулирует их образование. И. продуцируются В… … Химическая энциклопедия
I Антитела белки сыворотки крови и других биологических жидкостей, которые синтезируются в ответ на введение антигена и обладают способностью специфически взаимодействовать с антигеном, вызвавшим их образование, или с изолированной детерминантной … Медицинская энциклопедия
Белки группы иммуноглобулинов, образующиеся в организме человека и теплокровных животных в ответ на попадание в него веществ (антигенов) и нейтрализующие их вредное действие. Основные формы проявления активности А. – агглютинация, преципитация,… … Словарь микробиологии
Действующее вещество ›› Абциксимаб* (Abciximab*) Латинское название ReoPro АТХ: ›› B01AC13 Абциксимаб Фармакологическая группа: Антиагреганты Нозологическая классификация (МКБ 10) ›› I20 Стенокардия [грудная жаба] ›› I20.0 Нестабильная… … Словарь медицинских препаратов
ДУША - [греч. ψυχή], вместе с телом образует состав человека (см. статьи Дихотомизм, Антропология), будучи при этом самостоятельным началом; Д. человека заключает образ Божий (по мнению одних отцов Церкви; по мнению других образ Божий заключен во всем… … Православная энциклопедия
- (Apollo, Απόλλων). Божество солнца, сын Зевса и Лето (Латоны), брат близнец богини Артемиды. Аполлон считался также богом музыки и искусств, богом прорицания и покровителем стад и скота. Он принимает живое участие в основании городов и управлении … Энциклопедия мифологии
ДИОНИСИЙ ВЕЛИКИЙ - [греч. Διονύσιος ὁ Μέγας] (кон. II в. 264/5), свт.,исп. (пам. 5 окт., пам. греч. 3 окт.), еп. Александрийский, богослов, церковно общественный деятель. Жизнь Основным источником жизнеописания Д. В. являются сочинения Евсевия Кесарийского… … Православная энциклопедия
- (Actaeon, Άχταίων). Знаменитый охотник, сын Аристея и Автонии. Однажды на охоте он увидел купающуюся Артемиду и ее нимф, за что был превращен богиней в оленя и был растерзан своими 50 псами. По другой легенде, Артемида превратила его в оленя за… … Энциклопедия мифологии
- (Άθηνά), в греческой мифологии богиня мудрости и справедливой войны. Догреческое происхождение образа А. не позволяет раскрыть этимологию имени богини, исходя из данных только греческого языка. Миф о рождении А. от Зевса и Метиды («мудрости»,… … Энциклопедия мифологии
УДК 577.322.24
Д. О. Дормешкин, магистрант (БГТУ);
В. Н. Леонтьев, кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой (БГТУ);
И. Г. Ивашкевич, кандидат химических наук (ИБОХ НАН Беларуси);
А. А. Гилеп, кандидат химических наук, заведующий лабораторией (ИБОХ НАН Беларуси)
ПОЛУЧЕНИЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ FAB-ФРАГМЕНТОВ АНТИТЕЛ, СПЕЦИФИЧНЫХ К КОРТИЗОЛУ
В данной работе проведено молекулярное клонирование генов, кодирующих структуру иммуноглобулинов мыши, специфично связывающих стероидный гормон кортизол. Для этого сконструированы праймеры, охватывающие все семейство генов, кодирующих структуру иммуноглобулинов класса G. Созданы молекулярно-генетические конструкции для эффективной экспрессии рекомбинантных антител в клетках Escherichiacoli. Проведена гетерологическая экспрессия Fab-фрагментов антител. Рекомбинантный белок получен в гомогенном состоянии.
The paper dwells upon the molecular cloning of genes coding the structure of mouse immunoglobulins, which can specifically bind steroid hormone cortisol. For these purposes primers, covering all families of genes, which code the structure of immunoglobulins G and molecular-genetic constructions for effective expression of recombinant antibodies in Escherichiacoli, were constructed. Heterologous expression of Fab-fragments was performed. Recombinant protein has been isolated in homogenous state.
Введение. Кортизол (рис. 1) является одним из важнейших стероидных гормонов и необходим для поддержания многих функций организма. Как и другие глюкокортикостерои-ды, кортизол синтезируется в пучковой зоне коры надпочечников из общего предшественника холестерина . Измерение уровня стероидного гормона кортизола в крови имеет большое значение для мониторинга функции гипофиза и коры надпочечников. В настоящее время существует большое множество диагностических систем для количественного определения кор-тизола в биологических жидкостях. Большинство из них так или иначе используют принцип аффинного узнавания кортизола соответствующими антителами (иммуноглобулинам). Актуальной задачей является улучшение функциональных свойств узнающего модуля диагностических систем, а также удешевление их себестоимости. Один из возможных путей решения этой задачи - использование рекомби-нантных антител, обладающих более широким спектром свойств по сравнению с полноформатными антителами.
Рис. 1. Структурная формула кортизола
Иммуноглобулины - семейство гликопро-теинов, представленных в плазме крови и
тканевых жидкостях позвоночных, способных распознавать и связывать чужеродные для организма вещества (антигены). Участок антигена, с которым взаимодействует антитело, называется эпитопом, а участок антитела, за счет которого оно взаимодействует с антигеном, - паратопом .
У высших млекопитающих иммуноглобулины представлены пятью классами ^О, ^М, ^А, ^Е и ^Б. Наибольший практический интерес представляет самый распространенный класс - ^О, который представлен в организме человека четырьмя подклассами (изотипами): ^1, ^2, ДОЗ и ^4.
Иммуноглобулин представляет собой муль-тимерный белок, состоящий из двух идентичных тяжелых цепей и двух легких (рис. 2).
Тяжелая цепь Лёгкая цепь
Рис. 2. Строение молекулы иммуноглобулина
232 ISSN 1683-0377. Труды БГТУ. 2013. № 4. Химия, технология органических веществ и биотехнология
Молекула иммуноглобулина условно может быть разделена на две функциональных субъединицы - Fab-фрагмент (fragment-antigenbinding) и Fc-фрагмент (fragment crystallizable). Fс-фраг-мент состоит из двух пар константных доменов (CH2 и CH3) и отвечает за взаимодействие с клеточными рецепторами при активации иммунного ответа, а также с белками системы комплимента. Fab-фрагмент участвует в распознавании антигена и состоит из одного вариабельного участка (VL и VH) и одного константного (CL и CH1). Между собой отдельные полипептидные цепи связаны дисульфидными связями и нековалентными взаимодействиями . Кроме того, на уровне CH2 участка молекула гликозилирована.
С развитием молекулярно-генетических технологий широкое распространение получили мини-антитела: Fab- (fragment antigen binding) и scFv- (single chain fragment variable) фрагменты, которые способны специфично связывать антиген, но обладают большей проникающей способностью, чем полноразмерные антитела . Fab-фрагмент представляет собой белок массой 50 кДа, состоящий из участка тяжелой цепи (VH и CH1) и легкой цепи, соединенных вместе дисульфидными связями и нековалентными взаимодействиями. Фрагмент, состоящий только из вариабельных участков (VH и VL), соединенных между собой пептидым линкером, представляет собой scFv-фрагмент и обладает молекулярной массой 15 кДа. Рекомбинантные мини-антитела могут быть получены в бактериальной системе экспрессии, в отличие от полноразмерных иммуноглобулинов, Fc-домен которых гликозилирован и, соответственно, требует систем посттрансляционной модификации . Структурой и, соответственно, физико-химическими свойствами фрагментов антител легко манипулировать на генном уровне, и они могут быть превращены в полноразмерные антитела для приобретения эффекторных функций .
Основная часть. Основной задачей являлось получение высокоаффинных Fab-фрагмен-тов антител к стероидному гормону кортизолу.
Моноклональные антитела, продуцируемые гибридомами 5Г-Н2 (получены в Лаборатории химии белковых гормонов ИБОХ НАН Беларуси) способны специфично связывать стероидный гормон кортизол. Однако использование гибридомных линий, продуцирующих мо-ноклональные антитела, имеет ряд существенных недостатков, к которым относятся нестабильность клеточных линий, высокая цена культивирования, невозможность проведение генно-инженерных манипуляций с генами иммуноглобулинов . Кроме того, полученные
по гибридомной технологии антитела могут содержать примеси иммуноглобулинов мыши, которые повышают вероятность ложных результатов при использовании в диагностических системах. Все эти ограничения можно обойти, используя рекомбинантные антитела, полученные с помощью генно-инженерных методов и экспрессируемые в бактериальной системе.
Первым этапом было выделение тотальной РНК из гибридом 5Г-Н2, продуцирующих специфические антитела к стероидному гормону кортизолу. Тотальная РНК выделялась с помощью набора SV Total RNA Isolation (Promega) и использовалась сразу для постановки реакции обратной транскрипции с олиго-^Т)18 прайме-рами для получения кДНК (использовался набор реагентов «Реверта-L» ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора).
Полученная кДНК использовалась к качестве матрицы для амплификация генов, кодирующих структуры тяжелой и легкой цепи иммуноглобулинов. На основе анализа литературных данных и нуклеотидных последовательностей иммуноглобулинов из базы данных IMGT.org были сконструированы специфические вырожденные праймеры, охватывающие все разнообразие генов кДНК, кодирующих легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов класса G мыши. Амплификация проводилась в амплификаторе BioRad Т100 при следующих условиях: денатурация 94оС 4 мин; 30 циклов -денатурация 94оС 1 мин, отжиг 55оС 1 мин, элонгация 72оС 1 мин. Заключительный этап элонгации -72оС 10 мин.
Амплифицированные фрагменты разделяли методом гель-электрофореза в 2%-ном агароз-ном геле с использованием ТАЕ-буфера в присутствии бромистогоэтидия (результаты регистрировали с помощью видеосистемы Gel Imager 2 («Vilber Lourmat»)). В каждом случае проводили положительный и отрицательный контроль амплификации.
После ПЦР продукты амплификации клонировали в вектор pXcmkn12 и секвенировали для подтверждения правильности последовательности клонированной ДНК (определение нуклеотидной последовательности проводили с использованием наборов «ABI PRISM BigDye Terminator v3.1 Ready Reaction Cycler Sequencing Kit», «Big Dye X Terminator Purification Kit» исеквенатора Applied Biosystems 3130). Секве-нирование показало, что клонированная тяжелая цепь относится к типу G2a, что согласуется с изотипом продуцируемых гибридомой антител, а легкая цепь - к типу к.
Для экспрессии Fab-фрагментов антител использовался специально сконструированный
плазмидный вектор pCW-Fab, обеспечивающий высокий уровень экспрессии рекомбинантных антител в периплазматическом пространстве Escherichiacoli .
Для проведения препаративной экспрессии использовались клетки E. coli DH5a, транс-формиованные бицистронным вектором pCW-Fab, содержащим клонированные гены Fab-домена.
Культивирование клеток E. coli DH5a проводилось на TB среде. Индукция клеточной культуры к синтезу белка осуществляли с помощью IPTG (изопропил^^-1-тиогалакто-пиранозид), запускающего транскрипцию посредством индукции лактозного оперона.
Клетки разрушали с использованием гомогенизатора Emulsiflex-C5 при добавлении детергента (CHAPS), ингибитора сериновых про-теаз (PMSF) и ß-меркаптоэтанола. Центрифугированием отделяли разрушенные клетки. Су-пернатант наносился на хроматографическую колонку с ProteinA сефарозой. ProteinA - белок, экспрессирующийся в клетках золотистого стафилококка Staphylococcusaureus и способный аффинно связывать CH1 домен тяжелой цепи иммуноглобулинов.Это позволяет использовать метод аффинной хроматографии для выделения рекомбинантных Fab-фрагментов (использовалась система выделения и очистки белков Bio-Rad «Bio-Logic»).
Гомогенность полученного белка контролировалась с помощью ПААГ электрофореза в де-натурирущих условиях, который показал наличие двух полипептидных цепей с ожидаемой молекулярной массой, что подтверждает эффективность созданных конструкций. Функциональная активность рекомбинантных Fab-фрагментов антител требует дальнейшего изучения.
Заключение. Проведено молекулярное клонирование генов, кодирующих структуру иммуноглобулинов мыши, специфичных к кортизолу. Результаты секвенирования подтвердили принадлежность клонированных фрагментов к классу иммуноглобулинов. Созданные молеку-лярно-генетические конструкции позволили провести гетерологическую экспрессию рекомби-нантных Fab-фрагментов в клетках E.coli. Получен рекомбинантный белок в гомогенном состоянии с соответствующей ожиданиям молекулярной массой. Свойства полученных Fab-фраг-ментов антител требуют дальнейшего изучения.
Коллектив авторов выражает благодарность Лаборатории химии белковых гормонов и лично доктору химических наук Свиридову О. В. и кандидату химических наук Ивашкевич И. Г. за любезно предоставленные клеточные линии гибридом 5Г-Н2.
Литература
1. Spironelli, C. Cortisol and ACTH plasma levels in maternal filicides and violent psychiatric women / C. Spironelli, F. J. Gradante // Psychiatr Res. - 2013. - Vol. 47. - P. 622-627.
2. Иванов, В. Т. Белки иммунной системы. учеб. пособие / В. Т. Иванов; Институт биоорганической химии им. М. М. Шемякина. -М.: ИБХРАН, 1997. - 114 с.
3. Buchner, J. Renaturation, purification and characterization of recombinant Fab-fragments produced in Escherichia coli / J. Buchner, R. Rudolph // Biotechnology (NY). - 1991. - Vol. 9 (2). -P.157-162.
4. Ahmad, Z. A. scFv Antibody: Principles and Clinical Application / Z. A. Ahmad, S. K. Yeap, M. Hamid // Clinical and Developmental Immunology. - 2012. - Vol. 2012. - P. 3-17.
5. Dimitrov, D. S. Therapeutic antibodies:cur-rent state and future trends - is a paradigm change-coming soon? / D. S. Dimitrov, J. D. Marks // Methods in Molecular Biology. - 2009. - Vol. 525. -P. 1-27
6. Jez, J. Significant Impact of Single N-Gly-can Residues on the Biological Activity of Fc-based Antibody-like Fragments / J. Jez, A. Cas-tilho, H. Steinkellner // The Journal of Biological Chemistry. - 2012. - Vol. 29. - P. 24313-24319.
7. Strebe, N. Cloning of Variable Domains from Mouse Hybridoma by PCR / N. Strebe, D. Moosmayer, S. Dubel // Antibody Engineering. -2010. - Vol. 1. - P. 3-14.
8. Rohatgi, S. Systematic design and testing of nested (RT-)PCR primers for specific amplification of mouse rearranged/expressed immu-noglobulin variable region genes from small number of B-cells / S. Rohatgi, P. Ganju, D. Sehgal // Journal of Immunological Methods. - 2008. -Vol. 330. - P. 205-219.
1. Тема лекции: «Система гуморального иммунитета Дифференцировка В-лимфоцитов. Строение иммуноглобулина G»
2. Цель: Ознакомить студентов с основными функциямиВ-системы иммунитета, рассмотреть основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов,строение и функции иммуноглобулинаG.
3. Тезисы лекции:
Основные функции В-системы.
Химическое строение иммуноглобулина G.
Функции Fab и Fc-фрагментов иммуноглобулинов
Система гуморального иммунитета – это специализированная система, главной функцией которой является синтез антител против антигенов. Функциональная активность системы гуморального иммунитета в большинстве случаев зависит от тесного взаимодействия с Т-системой иммунитета и антигенпредставляющими клетками.
Главными клетками системы гуморального иммунитета являются В-лимфоциты, ответственные за синтез антител. Участие антител в реализации гуморального иммунного ответа связано с образованием иммунных комплексов с растворимыми и корпускулярными антигенами. В составе иммунных комплексов антигены подвергаются изоляции и/или уничтожению.
Главной функцией антител является специфическое связывание антигена. Специфическое взаимодействие антигенов и антител основано на пространственном соответствии, или комплементарности, существующем между ними.
В молекуле IgGсодержится 4 полипептидные цепи: 2 тяжелые и 2 легкие. В непосредственный контакт с антигеном вступают аминокислоты так называемой гипервариабельной области V-доменов. Полость активного центра находится между вариабельными участками тяжелой и легкой цепей и по форме точно соответствует определенной гаптенной группировке. Фрагмент, содержащий постоянные домены обеих тяжелых цепей (2 СН 2 , и 2СН 3), называется Fc-фрагментом.
Основные функции Fab и Fc-фрагментов
Главная функция Fab-фрагмента - связывание антигена , т.к. в его состав входит активный антигенсвязывающий центр молекулы иммуноглобулина, сформированный V H и V L -доменами тяжелой и легкой цепей.
Функции Fс-фрагмента:
1. Разные классы иммуноглобулинов отличаются между собой по строению Fс-фрагментов. Эти различия могут касаться как количества СН-доменов, входящих в состав Fc-фрагментов, так и их аминокислотного состава (могут быть дополнительные домены, например, СН 4 у IgM и IgE). Благодаря различиям в строении Fc-фрагментов, классы иммуноглобулинов различаются и по функциям.
2. С помощью Fс-фрагментов происходит полимеризация молекул иммуноглобулинов. Например, секреторный IgA образует димеры и тримеры, сывороточный IgМ является пентамером.
3. В Fc-фрагментах IgМ, IgG 1 и IgG 3 при связывании с антигеном происходит структурное изменение, в результате которого в области СН 2 -домена возникает активный участок, связывающий первый компонент системы комплемента, поэтомуэти классы иммуноглобулинов у человека вызывают активацию системы комплемента по классическому пути .
4. С помощью Fс-фрагментов молекулы иммуноглобулинов встраиваются в плазматическую мембрану В-лимфоцитов и являются антигенраспознающими рецепторами .
5. На поверхности многих клеток организма имеются Fс-рецепторы к разным классам иммуноглобулинов . Если к этим рецепторам прикрепляются соответствующие иммуноглобулины или иммунные комплексы, в состав которых входят эти иммуноглобулины, точерез эти рецепторы может происходить активация или подавление функций соответствующих клеток .
4. Иллюстративный материал: мультимедийная лекция №2
Главная функция Fab-фрагмента – связывание антигена, так как в его состав входит активный антигенсвязывающий центр молекулы иммуноглобулина, сформированный VH и VL-доменами тяжелой и легкой цепей.
Функции Fс-фрагмента:
· Разные классы иммуноглобулинов отличаются между собой по строению Fс-фрагментов. Эти различия могут касаться как количества СН-доменов, входящих в состав Fc-фрагментов, так и их аминокислотного состава (могут быть дополнительные домены, например, СН 4 у IgM и IgE). Благодаря различиям в строении Fc-фрагментов, классы иммуноглобулинов различаются и по функциям. Структура различных классов и подклассов иммуноглобулинов представлена на рис. 22.
· С помощью Fс-фрагментов происходит полимеризация молекул иммуноглобулинов. Например, секреторный IgA образует димеры и тримеры, сывороточный IgМ является пентамером.
· В Fc-фрагментах IgМ, IgG 1 и IgG 3 при связывании с антигеном происходит структурное изменение, в результате которого в области СН 2 -домена возникает активный участок, связывающий первый компонент системы комплемента, поэтому эти классы иммуноглобулинов у человека вызывают активацию системы комплемента по классическому пути .
· С помощью Fс-фрагментов молекулы иммуноглобулинов встраиваются в плазматическую мембрану В-лимфоцитов и являются антигенраспознающими рецепторами .
· На поверхности многих клеток организма имеются Fс-рецепторы к разным классам иммуноглобулинов . Если к этим рецепторам прикрепляются соответствующие иммуноглобулины или иммунные комплексы, в состав которых входят эти иммуноглобулины, то через эти рецепторы может происходить активация или подавление функций соответствующих клеток . Например:
· На клетках трофобласта плаценты имеются Fc-рецепторы только к IgG. Прикрепляясь к этим рецепторам, IgG включает механизм активного транспорта и переносится через плаценту. Поэтому от матери к ребенку трансплацентарно передается только IgG, обеспечивая пассивный иммунитет новорожденных. Для других классов иммуноглобулинов таких рецепторов на клетках плаценты нет, поэтому они через неё не проникают.
· На поверхности макрофагов и нейтрофилов имеются Fc-рецепторы к IgG. Если к этим рецепторам прикрепляются циркулирующие иммунные комплексы, в состав которых входит IgG, то через Fс-рецепторы стимулируется фагоцитоз иммунного комплекса.
Рисунок 22. Структура разных классов иммуноглобулинов
· На поверхности тучных клеток и базофилов имеются Fc-рецепторы к IgE. Молекулы цитофильного IgE присоединяются своими Fc-фрагментами к Fc-рецепторам тучных клеток и базофилов. В этом заключается суть процесса сенсибилизации организма при атопической аллергии на клеточном уровне. При повторном контакте с аллергеном он связывается с Fab-фрагментами IgE, фиксированного на поверхности клеток-мишеней. В результате связывания антиген-антитело в молекуле IgE происходит энергетическая и структурная перестройка, которая через шарнирный участок распространяется и на Fc-фрагмент, вследствие чего через Fc-рецептор клетка-мишень активируется и происходит ее дегрануляция, т.е. высвобождение гранул с биологически активными веществами (гистамин, брадикинин и др.), которые, действуя на окружающие клетки, вызывают собственно аллергическую реакцию.
